(57)【要約】【課題】  空気調和機において、低い空調負荷時における圧縮機の頻繁なオンオフを抑制して圧縮機の信頼性を向上すると共に有効稼動率を向上し、しかも高い空調負荷時における快適性を維持すること。【解決手段】  空気調和機は、圧縮機１、室外熱交換器３、減圧装置４及び室内熱交換器５を有する冷凍サイクルと、圧縮機１をオンオフ制御するための制御装置１６とを備える。制御装置１６は空調負荷に関連して圧縮機１のオンオフ頻度を制御するオンオフ制御手段を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び室内熱交換器を有する冷凍サイクルと、前記圧縮機をオンオフ制御するための制御装置と、を備えた空気調和機において、
前記制御装置は空調負荷に関連して前記圧縮機のオンオフ頻度を制御するオンオフ制御手段を有する
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機において、前記オンオフ制御手段は前記圧縮機のオン設定温度及びオフ設定温度の少なくとも一方を空調負荷に関連して変更する機能を有することを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１に記載の空気調和機において、前記オンオフ制御手段は前記圧縮機のオン確保時間及びオフ確保時間の少なくとも一方を空調負荷に関連して変更する機能を有することを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び室内熱交換器を有する冷凍サイクルと、設定温度を設定するための温度設定装置と、室温を検出する室温センサと、前記圧縮機をオンオフ制御するための制御装置と、を備えた空気調和機において、
前記制御装置は、室温及び設定温度に基づいて前記圧縮機のオンオフを制御すると共に、空調負荷に関連して前記設定温度を変更して前記圧縮機のオンオフ頻度を制御するオンオフ制御手段を有する
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の空気調和機において、前記制御装置は前記空調負荷を所定時間内の前記圧縮機のオンオフ回数に基づいて算出する手段を有することを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に係り、特に圧縮機をオンオフ制御するための制御装置を備えた空気調和機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び室内熱交換器を有する冷凍サイクルと、圧縮機をオンオフ制御するための制御装置とを備えて構成されている。
【０００３】
この空気調和機の冷房運転について図６を参照しながら説明すると、室温が設定温度Ｔ１より高い時に圧縮機をオンし、室内ユニットより冷風を吹出して室温を下げて行き、設定温度Ｔ１まで室温が下がると、圧縮機をオフして冷房運転を中断する。その後、室温の上昇を室温センサで検知し、室温が設定温度Ｔ１＋γより高くなると、再び圧縮機をオンして冷房運転を開始する。以後は、運転停止操作がなされるまで、これが繰り返される。
【０００４】
この空気調和機の制御装置は、圧縮機の信頼性の向上を目的として、設定された圧縮機のオン確保時間ｔＡ及びオフ確保時間ｔＢに基づいて圧縮機のオンオフを制御するオンオフ制御手段を有している。特に、室温と設定温度の大小に応じて圧縮機が起動してから次に停止するまでの時間を確保するためのオン確保時間ｔＡを最小オン確保時間ｔＡ１に設定すると共に、圧縮機が停止してから次に起動するまでの時間を確保する為のオフ確保時間ｔＢを最小オフ確保時間ｔＢ１に設定し、この時間内は設定温度Ｔ１や設定温度Ｔ１＋γに関わらずオン確保時間ｔＡ１及びオフ確保時間ｔＢ１に基づいて圧縮機のオンオフを制御している。
【０００５】
なお、これに関連するものとして、例えば特開平９−２８０６６９号公報（特許文献１）に記載されたものが挙げられる。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２８０６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の空気調和機において、圧縮機のオンオフ頻度は、図４で示すオンオフ頻度特性６１のように、空調負荷に対応して大きく変化するものである。すなわち、空調負荷が小さくなるほど大きくなり、さらに空調負荷が小さくなると再び小さくなる。その過程の中である点では、図６に示す通り、室温Ｔｉが設定温度Ｔ１と設定温度Ｔ１＋γとの間を推移する時間と、最小オン確保時間ｔＡ１及び最小オフ確保時間ｔＢ１とがほぼ同一になってしまい、圧縮機のオンオフ頻度が極めて大きくなってしまっていた。このため、圧縮機の信頼性が低下すると共に有効稼動率が低下するという課題があった。
【０００８】
そこで、単に設定温度Ｔ１と設定温度Ｔ１＋γの間を広くしたり、単に最小オン確保時間ｔＡ１及び最小オフ確保時間ｔＢ１を長くしたりするだけでは、空調負荷が大きい時の快適性が損なわれてしまうという課題が生ずる。
【０００９】
本発明の目的は、低い空調負荷時における圧縮機の頻繁なオンオフを抑制して圧縮機の信頼性を向上すると共に有効稼動率を向上することができ、しかも高い空調負荷時における快適性を維持することができる空気調和機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び室内熱交換器を有する冷凍サイクルと、前記圧縮機をオンオフ制御するための制御装置と、を備えた空気調和機において、前記制御装置は空調負荷に関連して前記圧縮機のオンオフ頻度を制御するオンオフ制御手段を有する構成にしたことにある。
【００１１】
本発明において、好ましくは、前記オンオフ制御手段は前記圧縮機のオン設定温度及びオフ設定温度の少なくとも一方を空調負荷に関連して変更する機能を有するものである。
【００１２】
本発明において、好ましくは、前記オンオフ制御手段は前記圧縮機のオン確保時間及びオフ確保時間の少なくとも一方を空調負荷に関連して変更する機能を有するものである。
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明は、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び室内熱交換器を有する冷凍サイクルと、設定温度を設定するための温度設定装置と、室温を検出する室温センサと、前記圧縮機をオンオフ制御するための制御装置と、を備えた空気調和機において、前記制御装置は、室温及び設定温度に基づいて前記圧縮機のオンオフを制御すると共に、空調負荷に関連して前記設定温度を変更して前記圧縮機のオンオフ頻度を制御するオンオフ制御手段を有する構成にしたことにある。
【００１４】
本発明において、好ましくは、前記制御装置は前記空調負荷を所定時間内の前記圧縮機のオンオフ回数に基づいて算出する手段を有するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、制御装置は空調負荷に関連して前記圧縮機のオンオフ頻度を制御するオンオフ制御手段を有する構成にしたので、低い空調負荷時における圧縮機の頻繁なオンオフを抑制して圧縮機の信頼性を向上すると共に有効稼動率を向上することができ、しかも高い空調負荷時における快適性を維持することができる空気調和機が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施例を、図１から図５を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１７】
本発明の第１実施例の空気調和機を、図１から図４を用いて説明する。
【００１８】
まず、本実施例の空気調和機の全体構成を図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施例の空気調和機の構成図である。
【００１９】
図１において、１は圧縮機、２は切換弁を構成する四方弁、３は室外熱交換器、４は電動膨張弁等の減圧装置、５はクロスフィン型熱交換器で構成されている室内熱交換器、８は室外ファン、９は室外ファンモータ、１０は室内ファン、１１は室内ファンモータ、１２は室温センサ、１６はマイクロコンピュータとその周辺装置からなる制御装置、２２はマイクロコンピュータ、２３はメモリなどの記憶装置、２４はタイマ装置、２５は制御装置１６と制御信号を送受信するリモコンである。
【００２０】
圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、減圧装置４、室内熱交換器５は、冷媒配管により順次接続されて冷凍サイクルを構成する。圧縮機１、四方弁２，室外熱交換器３、減圧装置４、室外ファン８及び室外ファンモータ９等は室外ユニット内に収納されて室外に配置され、室内熱交換器５、室内ファン１０、室内ファンモータ１１及び制御装置１６等は室内ユニット内に収納されて室内に配置される。
【００２１】
冷房運転時においては、四方弁２を図１の実線のように切り替え、図１の実線の矢印の方向に冷媒を流して冷房サイクルを構成する。即ち、冷房運転時には、圧縮機１で圧縮された冷媒は、室外熱交換器３において凝縮して室外空気に放熱し、次に減圧装置４で減圧し、室内熱交換器５で蒸発して室内空気から吸熱し、その後圧縮機１に戻り、以下これを繰り返す。
【００２２】
暖房運転時においては、四方弁２を図１の破線のように切り替え、破線の矢印の方向に冷媒を流して暖房サイクルを構成する。即ち、暖房運転時には、圧縮機１で圧縮された冷媒は、室内熱交換器５において凝縮して室内空気に放熱し、次に減圧装置４で減圧し、室外熱交換器５で蒸発して室外空気から吸熱し、その後に圧縮機１に戻り、以下これを繰り返す。
【００２３】
各運転時において、室内空気は、室内ファン１０の回転により図１の一点鎖線に示すように室内熱交換器５を通して吸込まれ、室内熱交換器５と熱交換して、暖房運転時には加熱され、冷房運転時には冷却されて吹出される。室温センサ１２は、室温を検出するものであるが、具体的には室内熱交換器５に吸込まれる室内空気温度を検出するものである。
【００２４】
制御装置１６は、マイクロコンピュータ２２、記憶装置２３、タイマ装置２４等を備える。この制御装置１６は、室温センサ１２等からの信号を取り込み、圧縮機１のオンオフ及び回転数を可変に制御すると共に、減圧装置４の制御を行なう。
【００２５】
操作部を構成するリモコン２５は、運転操作部を構成する運転ボタン２６、吹出温度設定部を構成する吹出温度設定ボタン２７、室温設定装置を構成する室温設定ボタン２８及びリモコン表示部２９を有している。運転ボタン２６は、運転停止中に押下することにより運転が開始され、運転中に押下することにより運転が停止されるものである。この運転は、具体的には自動運転モードで運転が開始され、室温センサ１２及び外気温センサ等からの信号に基づいて冷房及び暖房運転が自動的に行なわれるものである。なお、手動運転スイッチにより冷房及び暖房運転を選定して行なうことも可能であるが、図示は省略してある。
【００２６】
室温設定ボタン２８は、空気調和機の使用者が希望する室温設定を行なうためのものであり、運転モードに基づいた設定初期値が運転開始時に設定され、リモコン表示部２９の設定温度表示部に表示される。この設定初期値を変更する場合には、室温設定ボタン２８の一側を押すと、設定温度が上昇すると共に、その上昇した設定温度が設定温度表示部に表示され、また、他側を押すと設定温度が下降すると共に、下降した設定温度が設定温度表示部に表示されるようになっている。
【００２７】
次に、かかる空気調和機の動作を図２から図４を参照しながら説明する。図２は図１の空気調和機の運転動作を説明するフローチャート、図３は図１の空気調和機の冷房運転時の室温の変化を模式的に示すフローチャート、図４は従来及び本実施例の空気調和機における空調負荷に対するオンオフ頻度特性を模式的に示す図である。
【００２８】
まず、リモコン２５の運転ボタン２６を操作することにより、図２に示すように、冷房運転が開始される（ステップ４０）。自動運転モードの場合には、カレンダー機能、室温Ｔｉ及び外気温等から自動的に運転が設定されるが、冷房運転は室温Ｔｉが所定温度以上の場合に設定される。
【００２９】
次いで、室温設定ボタン２８を操作することにより、使用者が希望する室温Ｔｉを設定する（ステップ４１）。この設定温度は図３の例ではＴ１である。この設定温度Ｔ１が設定されると、圧縮機１がオンする設定温度Ｔ１＋αと、圧縮機１がオンする設定温度Ｔ１＋βとが設定温度Ｔ１の上下に設定される。ここで、α及びβは可変値である。なお、前述した室温設定ボタン２８の操作が運転開始後にない場合も想定されるので、最初はあらかじめ設定された初期値が設定される。
【００３０】
次いで、室温センサ１２により室温Ｔｉが検出される（ステップ４２）。具体的には、室温センサ１２で室温Ｔｉを検出して制御装置１６に信号を常時送信することにより、制御装置１６で認識することになる。
【００３１】
次いで、空調負荷が算出される（ステップ４３）。この空調負荷の算出は、所定時間内の圧縮機１のオンオフ回数に基づいて算出される。なお、予め、オンオフ回数と空調負荷との関係曲線または関係テーブルを作成しておき、これに基づいて空調負荷が算出されるようにしておくことが好ましい。
【００３２】
次いで、ステップ４３で算出された空調負荷に基づいて設定温度Ｔ１＋αが変更される(ステップ４４)。すなわち、空調負荷が小さいときは設定温度Ｔ１＋αが大きくなるように変更され、空調負荷が大きいときは設定温度Ｔ１＋αが小さくなるように変更される。このようにして設定温度Ｔ１＋αが簡単に変更される。なお、予め空調負荷と設定温度Ｔ１＋αとの関係曲線または関係テーブルを作成しておき、これに基づいて設定温度Ｔ１＋αが変更されるようにしておくことが好ましい。
【００３３】
次いで、ステップ４３で算出された空調負荷に基づいて設定温度Ｔ１＋βが変更される(ステップ４５)。すなわち、空調負荷が小さいときは設定温度Ｔ１＋βが大きくなるように変更され、空調負荷が大きいときは設定温度Ｔ１＋βが小さくなるように変更される。このようにして設定温度Ｔ１＋βが簡単に変更される。なお、予め空調負荷と設定温度Ｔ１＋βとの関係曲線または関係テーブルを作成しておき、これに基づいて設定温度Ｔ１＋βが変更されるようにしておくことが好ましい。
【００３４】
次いで、ステップ４２で検出された室温Ｔｉがステップ４１で設定された設定温度Ｔ１＋α以上であるかが判定される(ステップ４６)。この判定で設定温度Ｔ１＋α以上でない場合には、ステップ４８に進む。前記判定で設定温度Ｔ１＋α以上であると判定された場合には、ステップ４７に進んで圧縮機１がオンされ、ステップ４１に戻る。
【００３５】
ステップ４８において、ステップ４２で検出された室温Ｔｉがステップ４１で設定された設定温度Ｔ１＋β以下であるかが判定される。この判定で設定温度Ｔ１＋β以下でないと判定された場合には、ステップ４１に戻り、圧縮機１のオン状態が継続される。これによって、室温Ｔｉは、図３の最初の部分に示すように低下する。
【００３６】
圧縮機１のオン状態が継続され、前記判定で設定温度Ｔ１＋β以下になると、ステップ４９に進んで圧縮機１がオフされ、ステップ４１に戻り、圧縮機１のオフ状態が継続される。これによって、室温Ｔｉは、図３の次の部分に示すように上昇される。
【００３７】
上述した圧縮機１のオンオフがどの程度の頻度で繰り返されているかを検出する手段として、図示していないが、所定時間内における圧縮機１のオンオフ回数を検出する手段を有している。
【００３８】
かかる空気調和機の動作により、圧縮機１のオンオフ頻度は、空調負荷に関連して変化させることができる。具体的には、圧縮機１のオンオフ頻度は、図４にオンオフ頻度特性６０のように、従来の空気調和機における圧縮機１のオンオフ頻度特性６１に比較して空調負荷が小さい場合に、小さくなるようになっている。図４に示すように、負荷（１）では常にオンの状態の定格運転となり、負荷（２）ではオンオフ頻度が低い状態となり、負荷（３）ではオンオフ頻度が最も高い状態となり、負荷（４）ではオンオフ頻度が低い状態となり、負荷（５）では常にオフの状態状態となる。
【００３９】
また、圧縮機１が停止している状態から圧縮機１をオンする際、実際には圧縮機の立上りまでの時間が存在する。頻繁な圧縮機１のオンオフを抑制することで、圧縮機１のロスとなるオン時間を削減することもでき、空気調和機としての有効稼動率も向上する。
【００４０】
本実施例によれば、制御装置１６は空調負荷に関連して圧縮機１のオンオフ頻度を制御するオンオフ制御手段を有しているので、低い空調負荷時における圧縮機１の頻繁なオンオフを抑制して圧縮機１の信頼性を向上すると共に有効稼動率を向上することができ、しかも高い空調負荷時における快適性を維持することができる空気調和機が得られる。
【００４１】
また、かかる制御装置１６のオンオフ制御手段は圧縮機１のオン設定温度Ｔ１＋β及びオフ設定温度Ｔ１＋αを空調負荷に関連して変更する機能を有するという簡単な構成で前述の効果を得ることができる。
【００４２】
なお、制御装置１６のオンオフ制御手段は圧縮機１のオン設定温度Ｔ１＋β及びオフ設定温度Ｔ１＋αの少なくとも一方を空調負荷に関連して変更する機能を有するようにしてもよい。
【００４３】
次に、本発明の第２実施例について図５を用いて説明する。図５は本発明の第２実施例の空気調和機における冷房運転時の室温の変化を模式的に示すタイムチャートである。この第２実施例は、次に述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００４４】
この第２実施例では、制御装置１６のオンオフ制御手段は圧縮機１のオン確保時間ＴＡ１＋Ｘ及びオフ確保時間ＴＢ１＋Ｙを空調負荷に関連して変更する機能を有するものである。具体的には、オン確保時間ＴＡ１＋Ｘ及びオフ確保時間ＴＢ１＋Ｙの時間Ｘ及び時間Ｙを制御装置１６のタイマ装置２４で変更することにより、オン確保時間ＴＡ１＋Ｘ及びオフ確保時間ＴＢ１＋Ｙによる圧縮機１のオンオフ制御を設定温度による圧縮機１のオンオフ制御より優先するものである。
【００４５】
この第２実施例によれば、時間Ｘ及び時間Ｙの変更により図５に示す室温Ｔｉの変化を空調負荷に関連して変更することができるので、第１実施例と同様に、低い空調負荷時における圧縮機１の頻繁なオンオフを抑制して圧縮機１の信頼性を向上すると共に有効稼動率を向上することができ、しかも高い空調負荷時における快適性を維持することができる空気調和機が得られる。
【００４６】
また、かかる制御装置１６のオンオフ制御手段は圧縮機１のオン確保時間ＴＡ１＋Ｘ及びオフ確保時間ＴＢ１＋Ｙを空調負荷に関連して変更する機能を有するという簡単な構成で前述の効果を得ることができる。
【００４７】
なお、制御装置１６のオンオフ制御手段は圧縮機１のオン確保時間ＴＡ１＋Ｘ及びオフ確保時間ＴＢ１＋Ｙの少なくとも一方を空調負荷に関連して変更する機能を有するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施例の空気調和機の構成図である。
【図２】図１の空気調和機における運転動作を説明するフローチャートである。
【図３】図１の空気調和機における冷房運転時の室温の変化を模式的に示すフローチャートである。
【図４】従来及び本実施例の空気調和機における空調負荷に対するオンオフ頻度特性を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第２実施例の空気調和機における冷房運転時の室温の変化を模式的に示すタイムチャートである。
【図６】従来の空気調和機における冷房運転時の室温の変化を模式的に示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、４…減圧装置、５…室内熱交換器、８…室外ファン、１０…室内ファン、１２…室温センサ、１６…制御装置、２２…マイクロコンピュータ、２３…記憶装置、２４…タイマ装置、２５…リモコン、２６…運転ボタン、２７…吹出温度設定ボタン、２８…室温設定ボタン（室温設定装置）、２９…リモコン表示部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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